DE102016121490A1 - Homogene absaugung bei der generativen fertigung - Google Patents
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Abstract
Eine Fertigungsvorrichtung (1) zur generativen Fertigung eines dreidimensionalen Bauteils (3) aus einem Pulver (5) umfasst ein Hauptgehäuse (11), das in einem Fertigungsraum (13) eine Arbeitsfläche (21) bereitstellt, ein mit einer Strahlquelle verbindbares optisches System (51) zur Bereitstellung eines Strahls für die Bestrahlung von Pulver (5) in einem Bauplattformbereich (23A) der Arbeitsfläche (21) zum schichtweisen Herstellen des Bauteils (3), und ein Schutzgassystem (41) zum Bereitstellen eines Schutzgasflächenstroms im Fertigungsraum (13). Das Schutzgassystem (41) weist mindestens eine Auslassöffnungsstruktur (45) und eine Absaugöffnungsstruktur (55), die zum Einströmen von Gas in den Fertigungsraum (13) bzw. zum Absaugen von Gas aus dem Fertigungsraum (13) ausgebildet sind, auf. Diese sind auf gegenüberliegenden Seiten des Hauptgehäuses derart angeordnet, dass der Schutzgasflächenstrom (40) über die Arbeitsfläche (21) zwischen den gegenüberliegenden Seiten des Hauptgehäuses strömt. Ferner weist das Schutzgassystem (41) mindestens eine sekundäre Auslassöffnung (46A, 46B) zum Einströmen von Gas in Richtung des Schutzgasflächenstroms (40) in den Fertigungsraum (13) auf, welche zur Ausbildung mindestens eines sekundären Schutzgasstroms (42A, 42B) ausgebildet ist, der das Strömungsprofil des Schutzgasflächenstroms (40) mitbestimmt.
Description
- Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur laserbasierten generativen Fertigung und insbesondere eine Absaugung von Schutzgas während der generativen Fertigung. Ferner betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Absaugung eines Fertigungsraums bei der generativen Fertigung eines Bauteils.
- Die laserbasierte generative Fertigung von, insbesondere metallischen oder keramischen, Werkstücken basiert auf einem Verfestigen eines in Pulverform vorliegenden Ausgangsmaterials durch die Bestrahlung mit Laserlicht. Dieses Konzept - auch als selektives Laserschmelzen, Pulverbettfusion oder Laser Metal Fusion (LMF) bekannt - wird unter anderem in Maschinen für den (metallischen) 3D-Druck eingesetzt. Eine beispielhafte Maschine (hierin kurz LMF-Maschine) zur Herstellung von dreidimensionalen Produkten ist in der
EP 2 732 890 A1 offenbart. Die Vorteile der generativen Fertigung sind allgemein eine einfache Herstellung von komplexen und individuell erstellbaren Teilen. Dabei können insbesondere definierte Strukturen im Innenraum und/oder kraftflussoptimierte Strukturen realisiert werden. - Für eine reproduzierbare Wechselwirkung des Laserlichts mit dem Pulver ist unter anderem ein homogener Zustand der Bedingungen im Bereich der Fertigung von Bedeutung, da variierende Bedingungen z.B. zu unterschiedlich verfestigten Materialstrukturen führen können.
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EP 3 023 228 A1 offenbart eine Maschine zur generativen Fertigung von dreidimensionalen Produkten auf einer Plattform, die eine Gasströmung über die Plattform zur Entfernung von z.B. Rauch aus der Wechselwirkungszone bereitstellt. Weitere Gaskreislaufkonfigurationen sind z.B. ausDE 10 2010 052 206 A1 ,DE 10 2006 014 835 A1 ,WO 2010/007394 A1 EP 1 839 781 A2 bekannt. - Einem Aspekt dieser Offenbarung liegt die Aufgabe zugrunde, die Absaugcharakteristik im Fertigungsraum und insbesondere im Bereich einer Bauplattform zu verbessern. Ferner liegt dieser Offenbarung die Aufgabe zugrunde, die Absaugleistung während eines LMF-Prozesses zu erhöhen, insbesondere ohne Zunahme der Strömungsgeschwindigkeit im Bereich der Bauplattform.
- Zumindest eine dieser Aufgaben wird gelöst durch eine Fertigungsvorrichtung zur generativen Fertigung eines dreidimensionalen Bauteils aus einem Pulver nach Anspruch 1 und durch ein Verfahren zur Absaugung eines Fertigungsraums für die generative Fertigung nach Anspruch 13. Weiterbildungen sind in den Unteransprüchen angegeben.
- In einem Aspekt umfasst eine Fertigungsvorrichtung zur generativen Fertigung eines dreidimensionalen Bauteils aus einem Pulver ein Hauptgehäuse, das in einem Fertigungsraum eine Arbeitsfläche bereitstellt, auf der ein Bauplattformbereich vorgesehen ist, ein mit einer Strahlquelle verbindbares optisches System zur Bereitstellung eines Strahls für die Bestrahlung von Pulver im Bauplattformbereich zum schichtweisen Herstellen des Bauteils und ein Schutzgassystem zum Bereitstellen eines Schutzgasflächenstroms im Fertigungsraum. Das Schutzgassystem weist mindestens eine Auslassöffnungsstruktur und eine Absaugöffnungsstruktur, die zum Einströmen von Gas in den Fertigungsraum bzw. zum Absaugen von Gas aus dem Fertigungsraum ausgebildet sind, auf. Die Auslassöffnungsstruktur und die Absaugöffnungsstruktur sind auf gegenüberliegenden Seiten des Hauptgehäuses derart angeordnet, dass der Schutzgasflächenstrom über die Arbeitsfläche zwischen den gegenüberliegenden Seiten des Hauptgehäuses strömt. Ferner weist das Schutzgassystem mindestens eine sekundäre Auslassöffnung zum Einströmen von Gas in Richtung des Schutzgasflächenstroms in den Fertigungsraum auf, welche zur Ausbildung mindestens eines sekundären Schutzgasstroms ausgebildet ist, der das Strömungsprofil des Schutzgasflächenstroms mitbestimmt.
- In einem weiteren Aspekt umfasst ein Verfahren zur Absaugung eines Fertigungsraums für die generative Fertigung den Schritt des Bereitstellens eines Schutzgasflächenstroms, der flächig und parallel zu einer im Fertigungsraum vorgesehenen Arbeitsfläche über ein Pulverbett im Bauplattformbereich strömt und den Schritt des Erhöhens der Absaugleistung unter Beibehaltung der Strömungsgeschwindigkeit des Schutzgases oberhalb des Pulverbetts (und/oder Homogenisieren der Strömungsgeschwindigkeit des Schutzgases oberhalb des Pulverbetts) durch mindestens einen ergänzenden Schutzgasstrom, der seitlich, von oben und/oder schräg von oben dem Schutzgasflächenstrom zugeführt wird.
- In einigen Ausführungsformen ist die mindestens eine sekundäre Auslassöffnung am Frontrahmen, der Tür oder der Decke derart angeordnet und ausgebildet, dass der sekundäre Schutzgasstrom schräg zum Schutzgasflächenstrom ausströmt und einer Auffächerung des Schutzgasflächenstroms zur Seite und/oder nach oben entgegenwirkt. Dadurch kann das Strömungsprofil mit einer im Wesentlichen konstanten Geschwindigkeitsverteilung über den gesamten Bauplattformbereich, zumindest über eine im Bauplattformbereich angeordnete Bauplattform, ausgebildet werden. Beispielsweise kann die mindestens eine sekundäre Auslassöffnung an einer die gegenüberliegenden Seiten des Hauptgehäuses verbindenden Seitenwand und/oder oberhalb, seitlich und/oder seitlich oberhalb der Auslassöffnungsstruktur mit einer entsprechenden auf den Schutzgasflächenstrom gerichteten Ausströmungsrichtung vorgesehen sein.
- In einigen Ausführungsformen kann die Auslassöffnungsstruktur einen länglichen, sich parallel zur Arbeitsfläche erstreckenden Ausströmbereich zum Erzeugen eines flächig und parallel zur Arbeitsfläche strömenden Schutzgasflächenstroms aufweisen. Ebenso kann die Absaugöffnungsstruktur einen länglichen, sich parallel zur Arbeitsfläche erstreckenden Absaugbereich zum Aufnehmen eines flächig und parallel zur Arbeitsfläche strömenden Schutzgasflächenstroms aufweisen, und/oder die mindestens eine sekundäre Auslassöffnung einen länglichen, sich parallel zur Arbeitsfläche erstreckenden Ausströmbereich aufweisen. Optional können die Auslassöffnungsstruktur, die Absaugöffnungsstruktur und optional die mindestens eine sekundäre Auslassöffnung in einem im Wesentlichen gleichen Abstand oberhalb der Arbeitsfläche angeordnet sein.
- In einigen Ausführungsformen kann das Schutzgassystem derart ausgebildet sein, dass der Schutzgasflächenstrom durch Gas, welches aus der mindestens einen sekundären Auslassöffnung in den Fertigungsraum einströmt, vor der Absaugöffnungsstruktur derart homogenisiert wird, dass sich eine nahezu konstante Strömungsgeschwindigkeit im Bauplattformbereich und/oder im Pulverreservoirbereich zwischen der Auslassöffnungsstruktur und der Absaugöffnungsstruktur ausbildet. Insbesondere kann die nahezu konstante Strömungsgeschwindigkeit unterhalb einer das Pulverbett aufwirbelnden Grenzgeschwindigkeit liegen.
- Die Orientierung des Schutzgasflächenstroms kann quer, schräg oder entlang zur Aufreihungsrichtung sein und er kann im Wesentlichen parallel zur Arbeitsfläche strömen. Die mindestens eine sekundäre Auslassöffnung kann eine Aufreihung von Auslassöffnungen umfassen.
- Beispielsweise kann die mindestens eine Auslassöffnungsstruktur im Bereich der Frontwand, insbesondere an oder in der Frontwand oder in einer Tür der Fertigungsvorrichtung, angeordnet sein und die Absaugöffnungsstruktur kann an oder in der Rückwand der Fertigungsvorrichtung angeordnet sein, oder umgekehrt. Ferner können die Auslassöffnungsstruktur und die Absaugöffnungsstruktur an gegenüberliegenden Seitenwänden der Fertigungsvorrichtung angeordnet sein.
- In einigen Ausführungsformen umfasst die Fertigungsvorrichtung ferner einen Bauzylinder, der einen absenkbaren, insbesondere für eine Bauplattform und zur Ausbildung eines Pulverbetts vorgesehenen, Stempel und einen durch die Ausmaße des Stempels begrenzten Bauteil-Pulver-Bereich aufweist, der durch eine Bestrahlungsöffnung in der Arbeitsfläche mit dem Bauplattformbereich verbunden ist, wobei das Schutzgassystem den Schutzgasflächenstrom im Wesentlich quer, schräg oder entlang zur Aufreihungsrichtung der Öffnungen in der Arbeitsfläche ausbildet.
- Ferner kann das Schutzgassystem eine Auslassöffnungsstruktur, insbesondere angeordnet an oder in einer Frontwand oder einer Tür der Fertigungsvorrichtung, und eine Absaugöffnungsstruktur, insbesondere angeordnet an oder in einer Rückwand der Fertigungsvorrichtung, umfassen. Die Auslassöffnungsstruktur und die Absaugöffnungsstruktur können an gegenüberliegenden Seiten der Bauplattform angeordnet sein. Die Auslassöffnungsstruktur und/oder die Absaugöffnungsstruktur können derart ausgebildet sein, dass sich ein in Richtung Bauplattform gerichteter, insbesondere laminarer, Strömungsverlauf des Schutzgasflächenstroms ausbildet.
- Des Weiteren kann das Schutzgassystem als Gaskreislauf ausgebildet sein, das eine Filtereinheit mit einem Trocknungsmedium zum Feuchtigkeitsentziehen aus dem Gas umfasst. Das Trocknungsmedium kann insbesondere in einem austauschbaren, und beispielsweise über Ventile abtrennbaren Bauteil im Gaskreislauf angeordnet sein. Allgemein kann das Schutzgassystem ferner einen Schutzgastank und/oder einen Schutzgasanschluss, ein Pumpensystem, Ventile und/oder Leitungen zum Verbinden der einzelnen Komponenten des insbesondere Argon oder Stickstoff führenden Gaskreislaufs umfassen. Das Schutzgassystem kann in einen Hauptgehäuseabschnitt, der beispielsweise unterhalb und hinter dem Fertigungsraum angeordnet ist, und einen, beispielsweise in eine Tür integrierten, (Tür-) Abschnitt untergliedert sein.
- In einigen Ausführungsformen ist das Schutzgassystem zum Bereitstellen eines Schutzgasflächenstroms ausgebildet, der einen Trocknungsgasstrom im Bereich des Pulvervorrats und einen Partikelabführgasstrom im Bereich der Bauplattform umfasst.
- Ein Vorteil der hierin beschriebenen Konzepte ist es, dass der Fertigungsraum durch die zusätzliche seitliche Zufuhr von Gas schneller abgesaugt werden kann und somit ein größerer Partikelabführgasstrom bewirkt wird. Ferner kann durch die seitliche Anordnung der sekundären Zuströmöffnungen und die sekundäre Einströmung ein Auffächern des Schutzgasflächenstroms zwischen dem Ort der Einströmung und dem Ort des Austritts unterdrückt werden. Insbesondere kann die sekundäre Einströmung eine Beschleunigung des Gasstroms über dem Baufeld im hinteren Bereich bewirken. Ohne sekundäre Einströmung könnte dagegen dort durch das Auffächern des Stroms eine Reduzierung der Geschwindigkeit eintreten, so dass sich die Fertigungsbedingungen im Bereich der Bauplattform (vorne - hinten) ändern. Entsprechend können es die hierin offenbarten Konzepte erlauben, aus dem gesamten Bereich der Fertigung unter vergleichbaren Bedingungen Partikel abzuführen und das 3D-Bauteil aufzubauen.
- Die hierin offenbarten Konzepte wirken sich insbesondere bei größeren Bauplattformen aus, die anfälliger für ein nachteiliges Auffächern des Schutzgasflächenstroms sind. Allgemein können die hierin beschriebenen Konzepte somit eine Stabilisierung des Fertigungsprozesses ermöglichen.
- Hierin werden Konzepte offenbart, die es erlauben, zumindest teilweise Aspekte aus dem Stand der Technik zu verbessern. Insbesondere ergeben sich weitere Merkmale und deren Zweckmäßigkeiten aus der folgenden Beschreibung von Ausführungsformen anhand der Figuren. Von den Figuren zeigen:
-
1 eine schematische räumliche Darstellung einer beispielhaften generativen Fertigungsvorrichtung, -
2 eine schematische Schnittansicht der generativen Fertigungsvorrichtung aus1 parallel zur XY-Ebene durch den Fertigungsraum, -
3 eine schematische Schnittansicht der generativen Fertigungsvorrichtung aus1 parallel zur XZ-Ebene durch den Fertigungsraum wie in2 angedeutet, -
4 eine schematische Schnittansicht der generativen Fertigungsvorrichtung aus1 parallel zur YZ-Ebene durch den Fertigungsraum wie in2 angedeutet und -
5 eine Skizze zur Verdeutlichung eines beispielhaften Gaskreislaufs einer generativen Fertigungsvorrichtung. - Hierin beschriebene Aspekte basieren zum Teil auf der Erkenntnis, dass ein Strömungsverlauf im Fertigungsraum zu unterschiedlichen Strömungsgeschwindigkeiten und damit zu einer räumlich variierenden Auswirkung der Strömung auf den Fertigungsprozess führen kann. Ferner wurde erkannt, dass im Fertigungsraum durch gezieltes seitliches Zuströmen, insbesondere mit der gleichen oder einer im Vergleich zur Hauptströmung reduzierten Strömungsgeschwindigkeit, die Ausbildung der Strömung in einem relevanten Bereich/in relevanten Bereichen homogenisiert werden kann.
- Ferner erlaubt der zusätzliche Zustrom eine vergrößerte Absaugung und damit einen schnelleren Austausch des Gases im Fertigungsraum, dies ohne dabei Strömungsgeschwindigkeiten nahe von Pulver zu erreichen, die das Pulver bewegen und insbesondere aufwirbeln würden.
- Im Folgenden wird unter Bezugnahme auf die
1 bis4 eine Ausführungsform einer LMF-Maschine erläutert, die zur Bereitstellung eines derartigen, in den Herstellungsprozess integrierten, Strömungsverlaufs ausgebildet ist.5 zeigt einen beispielhaften Gaskreislauf zum Einsatz in derartigen LMF-Maschinen. - In
1 ist eine beispielhafte generative Fertigungsvorrichtung1 zur Erzeugung eines 3D-Bauteils 3 aus einem Pulver5 gezeigt. Zum Fertigungsvorgang wird auf die eingangs erwähnteEP 2 732 890 A2 verwiesen. Die Fertigungsvorrichtung1 umfasst ein Hauptgehäuse11 , das einen Fertigungsraum13 bereitstellt. Eine Frontwand15 begrenzt den Fertigungsraum13 auf der Vorderseite. Das Hauptgehäuse11 weist ferner eine Rückwand18 , zwei Seitenwände16A ,16B und eine Decke auf, die zusammen den Fertigungsraum13 definieren. Die Frontwand15 weist einen Frontrahmen15A mit einer Öffnung17 auf, durch die ein Zugang zum Fertigungsraum13 der Fertigungsvorrichtung1 ermöglicht wird. Die Öffnung17 kann während des Herstellungsprozesses durch eine z.B. an der Frontwand15 angebrachte Tür31 (Griff31A , Verschluss31B ) geschlossen werden (siehe2 ). Bei geöffneter Tür31 besteht Zugang zum Fertigungsraum13 der Fertigungsvorrichtung1 (siehe1 ) und ein Bediener kann z.B. die notwendigen Vorbereitungsschritte wie Reinigen des Fertigungsraums13 und Wiederbefüllen eines Pulvervorratsbehälters vornehmen und das fertiggestellte Bauteil3 entnehmen. -
1 zeigt ferner einen Schieber19 (auch Wischer genannt) zum Verteilen des Pulvers5 während des Herstellungsprozesses. Der Herstellungsprozess findet auf einer Arbeitsfläche21 statt, die den Boden des Fertigungsraums13 bildet. Die Arbeitsfläche21 weist einen Bauplattformbereich23A , einen Pulverreservoirbereich23B und (optional) einen Pulversammelbereich23C auf. Der Bauplattformbereich23A kann zentral bezüglich der Öffnung17 vorgesehen werden. In ihm findet der Bestrahlungsvorgang zur Herstellung des 3D-Bauteils 3 statt. Der Pulverreservoirbereich23B dient der Bereitstellung von frischem Pulver5A , das zur lagenweisen Herstellung des 3D-Bauteils 3 in den Bauplattformbereich23A mit dem Schieber19 übertragen wird. - Wie in
2 gezeigt, ist der Bauplattformbereich23A in X-Richtung zwischen dem Pulverreservoirbereich23B und dem Pulversammelbereich23C angeordnet. Der Pulverreservoirbereich23B weist einen z.B. zylinderförmigen Pulvervorratsbehälter25 auf, dessen oberes Ende in einer (Pulver-) Bereitstellungsöffnung21B der Arbeitsfläche21 mündet. Mithilfe eines Stempels25A kann nach und nach beispielsweise metallisches oder keramisches Pulver5 aus dem Pulvervorratsbehälter25 bis über die Arbeitsfläche21 angehoben werden (entlang Pfeil26 ). Wird eine neue Lage zur Bestrahlung benötigt, kann mit dem Schieber19 das über die Arbeitsfläche21 hinausragende frische Pulver5A seitlich in X-Richtung in den Bauplattformbereich23A verschoben werden. Entsprechend erstreckt sich der Schieber19 in2 in Y-Richtung, welche orthogonal zur Frontwand15 und parallel zur Arbeitsfläche21 verläuft. - Der Bauplattformbereich
23A weist einen z.B. zylinderförmigen Bauzylinder27 mit einem absenkbaren, eine Plattform zur Ausbildung eines Pulverbetts bereitstellenden Stempel27A auf. Durch das Absenken bildet sich ein durch die Plattform begrenzter Bauteil-Pulver-Bereich aus, der durch die Bestrahlungsöffnung21A in der Arbeitsfläche21 mit dem Bauplattformbereich23A verbunden ist. Wurde eine Schicht des Bauteils3 durch Verschmelzen von Pulver5 gebildet, wird der Stempel27A abgesenkt, so dass sich eine durch eine Bestrahlungsöffnung21A in der Arbeitsfläche21 begrenzte Vertiefung ausbildet, in die frisches Pulver mit dem Schieber19 verschoben werden kann, so dass sich eine neue obere Pulverlage im zu bestrahlenden Pulverbett ausbildet. Nicht zum Aufbau der neuen Lage benötigtes Pulver kann mit dem Schieber19 durch eine Öffnung21C der Arbeitsfläche21 im Pulversammelbereich23C z.B. zur Wiederverwertung in einen Sammelbehälter verschoben werden. - Das Hauptgehäuse
11 weist ferner zumindest Teile eines Schutzgassystems41 auf, wie z.B. einen Schutzgastank und/oder einen Schutzgasanschluss und ein Pumpensystem (nicht gezeigt) sowie eine Filtereinheit71 (schematisch in1 angedeutet). Das Schutzgassystem41 erlaubt es, den Fertigungsraum13 mit z.B. inertem Gas wie Argon oder Stickstoff während des Herstellungsprozesses zu fluten. Weitere Details des Schutzgassystems41 werden nachfolgend insbesondere in Zusammenhang mit5 erläutert. - Ein Bestrahlungssystem kann an ein auf dem Hauptgehäuse
11 z.B. über dem Bauplattformbereich23A angebrachtes optisches System51 angeschlossen werden. Das Bestrahlungssystem ist zur Erzeugung von Strahlung, z.B. Laserlicht, welche das Pulver5 zu Materialschichten eines Bauteils11 verschmelzen kann, ausgebildet. Es basiert beispielsweise auf einem Faser- oder Scheibenlasersystem. Alternativ kann Laserlicht von einer derartigen Quelle zum optischen System51 am Hauptgehäuse11 geführt werden. Das optische System11 weist ein Scanner-System auf, das die Strahlung in einem auf das Bauteil3 abgestimmten Pfad im Bauplattformbereich23A zum lokalen Aufschmelzen der obersten Pulverlage des Pulverbetts führen kann. - Wie eingangs angesprochen findet während der Wechselwirkung der Strahlung/des Laserlichts mit dem Pulver ein Spülen des Fertigungsraums
13 statt, wodurch insbesondere Rauchgase mit Partikeln aus dem Fertigungsraum entfernt werden. - Das Schutzgassystem
41 ist derart ausgelegt, dass sich ein Schutzgasflächenstrom40 im Fertigungsraum13 ausbildet, der ein besonders günstiges Strömungsprofil aufweist und sich flächig über der Bestrahlungsöffnung21A in der Arbeitsfläche21 zur Rauchgasentfernung ausbildet. Ergänzend oder alternativ zur Rauchgasentfernung aus der aktuellen Fertigungszone kann der Schutzgasflächenstrom40 z.B. im Bereich der Öffnung21B der Arbeitsfläche21 als Oberflächentrocknungsstrom über die oberste Pulverlage des Pulvervorratsbehälters25 strömen (in den1 bis3 durch gestrichelte Pfeile und Strukturen angedeutet). - In der gezeigten Ausführungsform bildet sich der Schutzgasflächenstrom
40 im Wesentlichen quer zur Aufreihungsrichtung (hier der X-Richtung) der Öffnungen21A ,21B parallel zur Arbeitsfläche 21 aus, d.h. er strömt entsprechend in Y-Richtung über die Öffnungen21A ,21B in der Arbeitsfläche21 . Der Schutzgasflächenstrom40 wird in seinem Strömungsprofil durch Gasströme42A , die aus Öffnungen46A in der an den Pulverreservoirbereich23B angrenzenden Seitenwand16A seitlich in den Fertigungsraum13 einströmen, mitgeformt. Alternativ oder ergänzend können ferner Gasströme42B aus sekundären Auslassöffnungen46B (gestrichelt angedeutet) in der an den Pulversammelbereich23C angrenzenden Seitenwand16B vorgesehen werden. - In der beispielhaft in den
1 bis4 gezeigten Umsetzung des angestrebten Strömungsverlaufs im Fertigungsraum13 wird der Strömungsverlauf beispielhaft in Kombination mit einem speziellen Strömungsverlauf zur Rußabfuhr umgesetzt. Dabei strömt der Schutzgasflächenstrom40 von der Tür31 aus zur Rückwand18 (oder in entgegengesetzter Richtung) über den Bauplattformbereich23A hinweg. Hierin steht Ruß stellvertretend für Kleinstpartikel, die bei der Wechselwirkung des z.B. Laserlichts mit dem Pulver entstehen können. Um eine Beeinflussung des Herstellungsprozesses (Ablagerung auf Optiken oder dem Bauteil selbst) zu verhindern, können diese Kleinstpartikel durch eine entsprechende Strömung aus dem Wechselwirkungsbereich geblasen und anschließend abgesaugt werden. Dabei soll der Schutzgasflächenstrom40 allerdings nicht die Qualität der Fertigung beeinflussen, d.h. z.B. nicht das Pulverbett aufwühlen. - Das Schutzgassystem
41 umfasst beispielhaft einen Hauptgehäuseabschnitt, der beispielsweise unterhalb und hinter dem Fertigungsraum13 angeordnet ist, und einen in die Tür31 integrierten Türabschnitt. Der Hauptgehäuseabschnitt umfasst z.B. den Schutzgastank und/oder den Schutzgasanschluss an eine externe Schutzgasquelle, ein Pumpensystem und die Filtereinheit71 . - Die Filtereinheit
71 ist mit einer oder mehreren Absaugöffnungsstrukturen55 in der Rückwand18 über eine Leitung fluidverbunden. Die Absaugöffnungsstruktur55 ist im Bereich des Pulverreservoirbereichs23B nahe der Arbeitsfläche21 angeordnet und in2 schematisch angedeutet. - Ferner ist die Filtereinheit
71 mit einer oder mehreren Auslassöffnungsstrukturen45 in der Tür31 fluidverbunden. Dazu umfasst der Hauptgehäuseabschnitt des Schutzgassystems41 eine Leitung zur Frontwand15 , die in einer (Gehäuse-) Anschlussöffnung43A in einem von der Tür31 abgedeckten Bereich mündet. Die Anschlussöffnung43A steht bei geschlossener Tür31 über eine (Tür-) Anschlussöffnung43B und Verbindungsleitungen in Fluidverbindung mit dem Türabschnitt des Schutzgassystems41 . - Zum Erzeugen eines flächig und parallel zur Arbeitsfläche
21 strömenden Schutzgasflächenstroms40 umfasst die Auslassöffnungsstruktur45 beispielsweise einen länglichen, sich parallel zur Arbeitsfläche21 erstreckenden Ausströmbereich. In1 wird ein derartiger länglicher Ausströmbereich durch eine Mehrzahl von in einer Reihe angeordneten runden Öffnungen gebildet. - Entsprechend kann die Absaugöffnungsstruktur
55 einen länglichen, sich parallel zur Arbeitsfläche21 erstreckenden Absaugbereich zum Aufnehmen des flächig und parallel zur Arbeitsfläche21 strömenden Schutzgasflächenstroms40 umfassen. In3 ist ein derartiger Absaugbereich schematisch durch ein längliches Rechteck, das sich parallel zur Arbeitsfläche21 erstreckt, angedeutet. - Ferner bilden beispielhaft auch die vier sekundären Auslassöffnungen
46A in4 einen länglichen, sich parallel zur Arbeitsfläche21 erstreckenden Ausströmbereich aus. - In einigen Ausführungsformen können ferner z.B. schaltbare Ventile vorgesehen werden, um das Ausströmen des Schutzgases aus der Auslassöffnungsstruktur
45 und den sekundären Auslassöffnungen46A ,46B zu kontrollieren. Ferner können die Auslassöffnungsstruktur45 und/oder die Absaugöffnungsstruktur55 und/oder die sekundären Auslassöffnungen46A ,46B derart geformt sein, dass sich ein möglichst laminarer (in Richtung Bereitstellungsöffnung21B ) gerichteter Strömungsverlauf möglichst nah über der Arbeitsfläche21 ausbildet. - Wie in
1 angedeutet, können die sekundären Auslassöffnungen46A als eine Aufreihung von Auslassöffnungen auf mindestens einer der Seitenwände16A ,16B ausgebildet werden. Beispielhaft sind jeweils vier Bohrungen pro Seitenwand16A ,16B umgesetzt. Diese haben jeweils beispielsweise einen Durchmesser von einigen 10 mm, z.B. 60 mm. In diese Aussparungen können geformte Blechdüsen eingeschraubt werden, die den sekundären Gasstrom aus entsprechend z.B. auf 50 mm verjüngte Öffnung z.B. seitlich (oder abwärts) gerichtet austreten lassen. So können z.B. Absätze vorgesehen werden, um Lochbleche oder Düsen in die Bohrungen einsetzten zu können. Diese zusätzlichen Einströmöffnungen können ferner andere Positionen und Formen aufweisen, wobei auch die Ausbildung möglicher Einsätze variabel an unterschiedliche Strömungsgeschwindigkeiten - bedingt z.B. durch unterschiedlich große Fertigungsräume - angepasst werden kann. - Zur Ausbildung eines laminaren, sich parallel zur Arbeitsfläche
21 erstreckenden Strömungsprofils sind die Auslassöffnungsstruktur45 , die Absaugöffnungsstruktur55 und die eine oder mehreren sekundären Auslassöffnungen46A ,46B in einem im Wesentlichen gleichen Abstand oberhalb der Arbeitsfläche21 angeordnet. - Allgemein ist das Schutzgassystem
41 dazu ausgebildet, den Schutzgasflächenstrom40 durch Gas, welches aus der einen oder den mehreren sekundären Auslassöffnungen46A ,46B in den Fertigungsraum13 einströmt, vor der Absaugöffnungsstruktur55 derart zu homogenisieren, dass sich eine nahezu konstante Strömungsgeschwindigkeit im Bauplattformbereich23A und/oder im Pulverreservoirbereich23B zwischen der Auslassöffnungsstruktur45 und der Absaugöffnungsstruktur55 ausbildet. In5 sind beispielsweise Strömungsgeschwindigkeiten v1 und v2 den (bzgl. der Zugänglichkeit des Fertigungsraums13 ) vorderen bzw. hinteren Bereichen zugeordnet. Ziel der Einstellung des aus den sekundären Auslassöffnungen46A ,46B tretenden Gasstroms ist es, die Strömungsgeschwindigkeiten v1 und v2 in ihrer Größe anzupassen. Die Erhöhung der Absaugleistung bewirkt eine Beschleunigung des Primärstroms über der Bauplattform im hinteren Bereich, der andernfalls zu langsam überströmt werden könnte. Insbesondere soll dabei eine nahezu konstante Strömungsgeschwindigkeit bewirkt werden, die unterhalb einer das Pulverbett aufwirbelnden Grenzgeschwindigkeit liegt. - Dazu weist die generative Fertigungsvorrichtung
1 eine Steuerungseinheit zum Einstellen der Geschwindigkeit und/oder der Menge des aus der mindestens einen sekundären Auslassöffnung46A ,46B austretenden Gases sowie zum Einstellen der Absaugleistung durch die Absaugöffnungsstruktur55 auf. Letztere kann bei zusätzlichem seitlichen Einströmen von Gas durch die Auslassöffnungen46A ,46B erhöht werden, ohne dass nahe des Pulverbetts eine zu große Strömungsgeschwindigkeit vorliegt. Allgemein kann so viel Gas abgesaugt werden, wie auch eingeströmt wird. D.h., eine Erhöhung des Einströmvolumens durch zusätzliches seitliches Einströmen zieht eine Erhöhung der Absaugung nach sich. - Ohne zusätzliches seitliches Einströmen von Gas durch die Auslassöffnungen
46A ,46B kann der Querstrom auffächern, so dass die Strömungsgeschwindigkeit v2 (nahe dem Ausgang) kleiner als die Strömungsgeschwindigkeit v1 (nahe dem Einlass) wird und somit räumlich variierende Bedingungen z.B. hinsichtlich der Rauchabfuhr oberhalb des Pulverbetts entstehen können, die den Fertigungsprozess insbesondere bei großen Bauplattformen beeinflussen können. - Allgemein ist das Schutzgassystem
41 dazu ausgebildet, auf einer Seite des Hauptgehäuses11 in Richtung der Arbeitsfläche21 Schutzgas ausströmen zu lassen und auf einer gegenüberliegenden Seite das Schutzgas abzuführen. - Ferner kann der Schieber
19 derart geformt sein oder während der Fertigung derart positioniert werden, dass sich ein möglichst gleichförmiger Strömungsverlauf ergibt. Beispielsweise kann während der Bestrahlung der Schieber19 in einer Warteposition zwischen dem Pulverreservoirbereich23B und dem Bauplattformbereich23A positioniert werden (siehe2 ), damit sich die unterschiedlichen Ströme zur Trocknung und zur Rußabfuhr nur wenig beeinflussen. Dabei wird das Strömungsprofil über die Gasströme42A ,42B beeinflusst. Ferner können die jeweiligen Ströme in Abhängigkeit vom aktuellen Verfahrensschritt aktiviert, reduziert oder ganz unterbunden werden. - In einigen Ausführungsformen umfasst der Schieber
19 einen Vorrat an mittransportierem Pulver, so dass auch Fertigungsvorrichtungen zur generativen Fertigung mit einer Arbeitsfläche ohne Pulverreservoirbereich23B , und damit kompakter, umgesetzt werden können. Dabei wird der Vorrat an mittransportierem Pulver z.B. außerhalb der Arbeitsfläche aufgefüllt. - Wie zuvor beispielhaft erläutert wurde, kann die Umsetzung der hierin offenbarten Konzepte in die Schutzgasspülung des Gesamtsystems, insbesondere die Schutzgasspülung zumindest eines Großteils des Fertigungsraums, während des gesamten Fertigungsprozesses integriert werden. Ferner kann das Schutzgas in einem Gaskreislauf zirkulieren, in dem der Gasstrom mit einem Trockenmittel getrocknet wird und evtl. zusätzlich mit einem Filter zur Abscheidung von Kleinstpartikeln/Schwebstoffen wie z.B. Ruß gereinigt wird. Alternativ kann der Gasstrom Teil eines übergeordneten Gastrocknungs- und Reinigungsprozesses sein, d.h., trockenes Gas wird zugeführt und das angefeuchtete Gas wird einer zentralen Aufbereitung zugeführt.
- In
5 ist ein Gaskreislauf schematisch gezeigt. Man erkennt den Schutzgasflächenstrom40 , der quer zur längeren Ausdehnung der rechteckig ausgebildeten Arbeitsfläche21 strömt. Ferner erkennt man die seitlich einfließenden Gasströme42A ,42B , die gemeinsam an der Rückwand abgesaugt werden. Über Gasleitungen52 wird das feuchte und/oder Ruß aufweisende Schutzgas der Filtereinheit71 zugeführt. - Die Filtereinheit
71 weist ein Feinstfilter73 zur Entfernung von Partikeln aus dem Gas auf. Eine anschließende Trocknung des Gasstroms erfolgt durch Überleitung über ein Trocknungsmedium in einem bevorzugt leicht austauschbaren Bauteil, beispielsweise einem Rohr75 . Das Rohr75 kann beispielsweise durch Ventile77 an beiden Enden vom Gaskreislauf abgetrennt werden, so dass das verwendete Trocknungsmedium leicht und schnell ausgetauscht werden kann. Allgemein können Verunreinigungen z.B. mit einem weiteren Filter (nicht gezeigt) oder mit entsprechend feinporiger Verpackung des Trocknungsmediums vermieden werden. - Der gereinigte und getrocknete Gasstrom wird anschließend über Leitungen
52 und evtl. Ventile79 in den Fertigungsraum13 zurückgeführt. Dabei kann der Gasstrom unterschiedlichen Auslassöffnungen zugeführt werden, wobei die Ventile79 zur Einstellung der Strömungswege und der Durchflussraten mit einer Steuerungseinheit (nicht gezeigt) angesteuert werden können. - In der beispielhaft in den Figuren gezeigten Ausführungsform sind die Auslassöffnungsstruktur
45 und die Absaugöffnungsstruktur55 auf der Seite der Frontwand15 , insbesondere in der Tür31 der Fertigungsvorrichtung1 und an oder in der Rückwand18 der Fertigungsvorrichtung1 angeordnet. Die hierin offenbarten Konzepte zur Vermeidung des Auseinanderlaufens und/oder zum Ausgleichen der Geschwindigkeiten ist allerdings ebenso auf eine invertierte Strömungsrichtung (z.B. von hinten / von der Rückwand nach vorne / zur Frontwand) bzw. auf Strömungsrichtungen von links nach rechts bzw. von rechts nach links (z.B. zwischen den Seitenwänden) anwendbar. - Allgemein kann mindestens eine sekundäre Auslassöffnung derart am Frontrahmen, der Tür oder der Decke angeordnet und ausgebildet sein, dass von ihr ein sekundärer Schutzgasstrom schräg zum Schutzgasflächenstrom ausgeströmt werden kann, der einer Auffächerung des Schutzgasflächenstroms zur Seite und/oder nach oben entgegenwirkt, und diese bevorzugt kompensiert bzw. verhindert. Dadurch kann insbesondere das Strömungsprofil mit einer im Wesentlichen konstanten Geschwindigkeitsverteilung über den gesamten Bauplattformbereich, zumindest über eine im Bauplattformbereich angeordnete Bauplattform ausgebildet werden.
- Allgemein kann dem Auseinanderfächern des Schutzgasflächenstroms
40 sowohl von der Seite als auch von oben entgegengewirkt werden, um die Strömung möglichst umfassend in Richtung der Absaugöffnungsstruktur zu zwingen. In einigen Ausführungsformen kann schon ein allein seitlich, bevorzugt von beiden Seiten seitlich, oder allein von oben wirkender ergänzender Schutzgasstrom genügen. So kann ein aus der Decke und/oder der Tür (bzw. je nach Strömungsrichtung aus der Rückwand) strömender ergänzender Schutzgasstrom von oben auf den sich auffächernden Schutzgasflächenstrom40 einwirken. Dadurch kann der ergänzende Schutzgasstrom den sich durch die Auffächerung verlangsamenden Schutzgasflächenstrom40 auf im Wesentlichen konstanter Geschwindigkeit in einer laminaren Strömung nahe des Pulverbetts halten, auch wenn es zu einer seitlichen Auffächerung des Schutzgasflächenstroms40 (in2 entlang der X-Achse) kommen sollte. Beispielhaft ist in4 eine oberhalb der Auslassöffnungsstruktur45 angeordnete sekundäre Auslassöffnung46C mit zur Horizontalen schrägverlaufenden Wänden schematisch angedeutet. - Ferner kann der in vertikaler Richtung wirkende ergänzende Schutzgasstrom einen oder mehrere seitlich wirkende ergänzende Schutzgasströme aus seitlichen sekundären Auslassöffnungen unterstützen. Ferner können seitlich wirkende Schutzgasströme auch mit neben der Auslassöffnungsstruktur vorgesehenen Auslassöffnungen, die beispielsweise eine, durch z.B. eine entsprechende Wandung, seitlich auf den Schutzgasflächenstrom
40 gerichtete Ausströmungsrichtung aufweisen, erzeugt werden. - Allgemein kann ein seitlicher Schutzgasstrom den vom Schutzgasflächenstrom
40 transportierten Schmauch/die Partikel direkt in Richtung der in der parallel zur Arbeitsfläche21 (meist horizontal) länglich ausgebildeten Absaugöffnungsstruktur führen. - Ferner wurde in der beispielhaft in den Figuren gezeigten Ausführungsform eine Strömung über den Pulverreservoirbereich
23B und über den Bauplattformbereich23A angedeutet. Da eine Pulvertrocknung nicht notwendig sein muss bzw. durch andere Maßnahmen als die eines trocknenden Gasstroms bewirkt werden kann, sind ferner Ausdehnungen von Gasströmen denkbar, die sich im Wesentlichen auf den Bauplattformbereich23A beschränken. Die hierin offenbarten Konzept zur Vermeidung des Auseinanderlaufens und/oder zum Ausgleichen der Geschwindigkeiten können entsprechend umgesetzt werden. Überdies könnte ein seitlich eintretender sekundärer Gasstrom zur (unterstützenden) Trocknung des Pulvers im Pulverreservoirbereich23B genutzt werden, insbesondere wenn nur Öffnungsstrukturen45 ,55 für die Bauplattform (z.B. in Tür und Rückwand zentriert zur Bauplattform) vorgesehen sind und keine weiteren Öffnungsstrukturen für den Pulverreservoirbereich23B genutzt werden. - LMF-Maschinen, in denen die hierin beschriebenen Konzepte eingesetzt werden können, umfassen beispielsweise die Anlagen „mysint 100“, „TruPrint 1000“ und „TruPrint 3000“.
- Es wird explizit betont, dass alle in der Beschreibung und/oder den Ansprüchen offenbarten Merkmale als getrennt und unabhängig voneinander zum Zweck der ursprünglichen Offenbarung ebenso wie zum Zweck des Einschränkens der beanspruchten Erfindung unabhängig von den Merkmalskombinationen in den Ausführungsformen und/oder den Ansprüchen angesehen werden sollen. Es wird explizit festgehalten, dass alle Bereichsangaben oder Angaben von Gruppen von Einheiten jeden möglichen Zwischenwert oder Untergruppe von Einheiten zum Zweck der ursprünglichen Offenbarung ebenso wie zum Zweck des Einschränkens der beanspruchten Erfindung offenbaren, insbesondere auch als Grenze einer Bereichsangabe.
- ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
- Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
- Zitierte Patentliteratur
-
- EP 2732890 A1 [0002]
- EP 3023228 A1 [0004]
- DE 102010052206 A1 [0004]
- DE 102006014835 A1 [0004]
- WO 2010/007394 A1 [0004]
- EP 1839781 A2 [0004]
- EP 2732890 A2 [0024]
Claims (14)
- Fertigungsvorrichtung (1) zur generativen Fertigung eines dreidimensionalen Bauteils (3) aus einem Pulver (5) mit einem Hauptgehäuse (11), das in einem Fertigungsraum (13) eine Arbeitsfläche (21) bereitstellt, auf der ein Bauplattformbereich (23A) vorgesehen ist, einem mit einer Strahlquelle verbindbaren optischen System (51) zur Bereitstellung eines Strahls für die Bestrahlung von Pulver (5) im Bauplattformbereich (23A) zum schichtweisen Herstellen des Bauteils (3) und einem Schutzgassystem (41) zum Bereitstellen eines Schutzgasflächenstroms im Fertigungsraum (13) mit einem Strömungsprofil, wobei das Schutzgassystem (41) aufweist mindestens eine Auslassöffnungsstruktur (45) und eine Absaugöffnungsstruktur (55), die zum Einströmen von Gas in den Fertigungsraum (13) bzw. zum Absaugen von Gas aus dem Fertigungsraum (13) ausgebildet sind und die auf gegenüberliegenden Seiten des Hauptgehäuses derart angeordnet sind, dass der Schutzgasflächenstrom (40) über die Arbeitsfläche (21) zwischen den gegenüberliegenden Seiten des Hauptgehäuses strömt, und mindestens eine sekundäre Auslassöffnung (46A, 46B) zum Einströmen von Gas in Richtung des Schutzgasflächenstroms (40) in den Fertigungsraum (13) zur Ausbildung mindestens eines sekundären Schutzgasstroms (42A, 42B), der das Strömungsprofil des Schutzgasflächenstroms (40) mitbestimmt.
- Fertigungsvorrichtung (1) nach
Anspruch 1 , wobei die mindestens eine sekundäre Auslassöffnung (46A, 46B) derart am Frontrahmen, der Tür oder der Decke angeordnet und ausgebildet ist, dass der sekundäre Schutzgasstrom (42A, 42B) schräg zum Schutzgasflächenstrom (40) ausströmt und einer Auffächerung des Schutzgasflächenstroms (40) zur Seite und/oder nach oben entgegenwirkt, um insbesondere das Strömungsprofil mit einer im Wesentlichen konstanten Geschwindigkeitsverteilung über den gesamten Bauplattformbereich (23A), zumindest über eine im Bauplattformbereich (23A) angeordnete Bauplattform, auszubilden. - Fertigungsvorrichtung (1) nach
Anspruch 1 oder2 , wobei zum Mitbestimmen des Strömungsprofils des Schutzgasflächenstroms (40) im Bereich vor der Absaugöffnungsstruktur (55) die mindestens eine sekundäre Auslassöffnung (46A, 46B) an einer die gegenüberliegenden Seiten des Hauptgehäuses verbindenden Seitenwand (16A, 16B) und/oder oberhalb, seitlich und/oder seitlich oberhalb der Auslassöffnungsstruktur (45) mit einer entsprechenden auf den Schutzgasflächenstrom (40) gerichteten Ausströmungsrichtung vorgesehen ist. - Fertigungsvorrichtung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Auslassöffnungsstruktur (45) einen länglichen, sich parallel zur Arbeitsfläche (21) erstreckenden Ausströmbereich zum Erzeugen eines flächig und parallel zur Arbeitsfläche (21) strömenden Schutzgasflächenstroms (40) aufweist, die Absaugöffnungsstruktur (55) einen länglichen, sich parallel zur Arbeitsfläche (21) erstreckenden Absaugbereich zum Aufnehmen eines flächig und parallel zur Arbeitsfläche (21) strömenden Schutzgasflächenstroms (40) aufweist, und optional die mindestens eine sekundäre Auslassöffnung (46A, 46B) einen länglichen, sich parallel zur Arbeitsfläche (21) erstreckenden Ausströmbereich aufweist, und wobei optional die Auslassöffnungsstruktur (45), die Absaugöffnungsstruktur (55) und die mindestens eine sekundäre Auslassöffnung (46A, 46B) in einem im Wesentlichen gleichen Abstand oberhalb der Arbeitsfläche (21) angeordnet sind.
- Fertigungsvorrichtung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Schutzgassystem (41) derart ausgebildet ist, dass der Schutzgasflächenstrom (40) durch Gas, welches aus der mindestens einen sekundären Auslassöffnung (46A, 46B) in den Fertigungsraum (13) einströmt, vor der Absaugöffnungsstruktur (55) derart homogenisiert wird, dass sich eine nahezu konstante Strömungsgeschwindigkeit im Bauplattformbereich (23A) und/oder im Pulverreservoirbereich (23B) zwischen der Auslassöffnungsstruktur (45) und der Absaugöffnungsstruktur (55) ausbildet, und wobei insbesondere die nahezu konstante Strömungsgeschwindigkeit unterhalb einer das Pulverbett aufwirbelnden Grenzgeschwindigkeit liegt.
- Fertigungsvorrichtung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Fertigungsraum (13) nach unten von der Arbeitsfläche (21), zu den Seiten von einer, z.B. Zugang zum Fertigungsraum (13) bereitstellenden, Frontwand (15), einer Rückwand (18) und zwei Seitenwänden (16A, 16B) und nach oben von einer Deckenwand begrenzt wird, wobei auf der Arbeitsfläche (21) ferner ein Pulverreservoirbereich (23B) vorgesehen ist und der Bauplattformbereich (23 A) und der Pulverreservoirbereich (23B) in einer Aufreihungsrichtung (X) entlang der Frontwand (15) nebeneinander aufgereiht sind und der Schutzgasflächenstrom (40) quer, schräg oder entlang zur Aufreihungsrichtung (X) und parallel zur Arbeitsfläche (21) strömt.
- Fertigungsvorrichtung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die mindestens eine sekundäre Auslassöffnung (46A, 46B) eine Aufreihung von Auslassöffnungen umfasst.
- Fertigungsvorrichtung (1) nach
Anspruch 6 oder7 , wobei die mindestens eine Auslassöffnungsstruktur (45) im Bereich der Frontwand (15), insbesondere an oder in der Frontwand (15) oder in einer Tür (31) der Fertigungsvorrichtung (1), angeordnet ist und die Absaugöffnungsstruktur (55) insbesondere an oder in der Rückwand (18) der Fertigungsvorrichtung (1) angeordnet ist oder wobei die Absaugöffnungsstruktur (55) im Bereich der Frontwand (15), insbesondere an oder in der Frontwand (15) oder in einer Tür (31) der Fertigungsvorrichtung (1), angeordnet ist und die Auslassöffnungsstruktur (45) insbesondere an oder in der Rückwand (18) der Fertigungsvorrichtung (1) angeordnet ist oder wobei die Auslassöffnungsstruktur (45) und die Absaugöffnungsstruktur (55) an gegenüberliegenden Seitenwänden der Fertigungsvorrichtung (1) angeordnet sind. - Fertigungsvorrichtung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Schutzgasflächenstrom (40) zum Aufnehmen von bei der Bearbeitung des Pulvers (5) entstehenden Partikeln und/oder zum Trocknen von im Pulverreservoirbereich (23B) bereitgestelltem Pulver (5A) dient.
- Fertigungsvorrichtung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, ferner mit einem Pulvervorratsbehälter (25) zum Bereitstellen des Pulvers (5) durch eine Bereitstellungsöffnung (21B) in der Arbeitsfläche (21) in den Pulverreservoirbereich (23B) und einem Bauzylinder (27), der einen absenkbaren, insbesondere für eine Bauplattform und zur Ausbildung eines Pulverbetts vorgesehenen, Stempel (27A) und einen durch die Ausmaße des Stempels (27A) begrenzten Bauteil-Pulver-Bereich aufweist, der durch eine Bestrahlungsöffnung (21A) in der Arbeitsfläche (21) mit dem Bauplattformbereich (23A) verbunden ist, wobei die Auslassöffnungsstruktur (45) und/oder die Absaugöffnungsstruktur (55) derart ausgebildet sind, dass sich ein in Richtung Bestrahlungsöffnung (21A) und/oder Bereitstellungsöffnung (21B) gerichteter, insbesondere laminarer, Strömungsverlauf des Schutzgasflächenstroms (40) ausbildet.
- Fertigungsvorrichtung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Schutzgassystem (41) ferner umfasst einen Schutzgastank und/oder einen Schutzgasanschluss, ein Pumpensystem, Ventile und/oder Leitungen zum Verbinden der einzelnen Komponenten des insbesondere Argon oder Stickstoff führenden Schutzgassystems (41).
- Fertigungsvorrichtung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, ferner mit einer Steuerungseinheit zum Einstellen der Geschwindigkeit und/oder der Menge des aus der mindestens einen sekundären Auslassöffnung (46A, 46B) austretenden Gases und/oder der Absaugleistung durch die Absaugöffnungsstruktur (55).
- Verfahren zur Absaugung eines Fertigungsraums (13) für die generative Fertigung mit den Schritten: Bereitstellen eines Schutzgasflächenstroms (40), der flächig und parallel zu einer im Fertigungsraum (13) vorgesehenen Arbeitsfläche (21) über ein Pulverbett im Bauplattformbereich (23 A) strömt und Erhöhen der Absaugleistung unter Beibehaltung der Strömungsgeschwindigkeit des Schutzgases oberhalb des Pulverbetts durch mindestens einen ergänzenden Schutzgasstrom, der seitlich, von oben und/oder schräg von oben dem Schutzgasflächenstrom (40) zugeführt wird.
- Verfahren nach
Anspruch 13 , ferner mit Homogenisieren der Strömungsgeschwindigkeit des Schutzgases oberhalb des Pulverbetts durch mindestens einen ergänzenden Schutzgasstrom, der seitlich, von oben und/oder schräg von oben dem Schutzgasflächenstrom (40) zugeführt wird
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